Fenton试剂法处理炼油污水的影响因素研究

第３２卷第１期延安大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．１２０１３年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｍａｒ．２０１３ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１００４－６０２Ｘ．２０１３．０１．０５１Ｆｅｎｔｏｎ试剂法处理炼油污水的影响因素研究何宏国，孙婷，高晓明（延安大学化学与化工学院，陕西延安７１６０００）摘要：以炼油废水的化学需氧量（ＣＯＤ）去除率为考察点，研究了催化剂（Ｆｅ２＋）、氧化剂（Ｈ２Ｏ２）、光照时间和光照强度等因素对炼油污水中ＣＯＤ去除率的影响，并且通过正交实验，对ＣＯＤ的降解工艺进行了优化组合。结果表明：当Ｆｅ２＋加入量为３ｇ／Ｌ，Ｈ２Ｏ２用量为０１８ｍＬ／ｍＬ，光照时间为２ｈ时，ＣＯＤ值去除率达到９７％以上。关键词：炼油污水；Ｆｅｎｔｏｎ试剂；ＣＯＤ；正交实验中图分类号：ＴＱ０８５＋４文献标识码：Ａ文章编号：１００４－６０２Ｘ（２０１３）０１－００５１－０４随着石油化工的飞速发展，炼油企业排放的废水中含有的有害物质的数量和种类急剧增加，这些废水存在有机物浓度高、成分复杂、有毒有害、难生物降解等特点［１］。采用传统的处理工艺降解效率很低，并且处理后的水中还含有大量的ＳＳ、ＮＨ３－Ｎ、ＢＯＤＳ、浊度、色度、油、细菌等，因此传统的处理工艺受到了巨大的挑战。Ｆｅｎｔｏｎ试剂法是近年来发展起来的一种高效处理高浓度废水的先进环保技术，它是在过氧化氢与催化剂Ｆｅ２＋构成的氧化体系中，使过氧化氢产生活泼的羟基自由基，从而将水体中的有害物质氧化为无机态［２－３］。该方法不仅反应迅速、温度和压力等反应条件缓和，而且处理效率高，环境二次污染风险小，因此在工业废水处理中的应用越来越受到国内外的重视［４－６］。本研究采用Ｆｅｎｔｏｎ试剂法处理炼油污水，研究了催化剂、氧化剂、光照时间和光照强度等因素对ＣＯＤ去除率的影响，在单因素基础上，设计出三因素三水平正交试验，通过正交实验考察了各因素之间的交互影响作用，设计出Ｆｅｎｔｏｎ试剂法处理炼油污水的工艺参数的优化组合。１实验部分１１试验污水来源及水质来源：所用污水水样为陕北某炼油厂经简单处理后的污水。污水指标：ＣＯＤ为２６６４９ｍｇ／Ｌ；电导率为３７５０×１０－３μｓ／ｃｍ；ｐＨ为８１；半透明；刺激性气味；浅黄色。１２实验试剂和仪器试剂：重铬酸钾；硫酸亚铁铵；硫酸亚铁；过氧化氢；硫酸银，以上均为分析纯。仪器：Ｔ－２１４型电子分析天平（北京赛多利仪器系统有限公司）；ＸＰＡ系列光化学反应仪（南京胥江机电厂）；ＰＣ－３６５０型ＰＨ计（泰克仪器仪表有限公司）；ＤＤＳ－１２Ｂ型电导率测定仪（天津市盛邦科学仪器技术公司）。１３光催化氧化脱硫试验方法室温下，取１０ｍＬ炼油污水于５０ｍＬ石英试管中，石英试管与光源垂直放置，距离为８ｃｍ。依次在石英试管中加入ＦｅＳＯ４和Ｈ２Ｏ２，在光化学反应仪上用不同光源照射，进行光催化反应，反应完全后，采用国标重铬酸钾法（ＧＢ１１９１４－８９）测定光催化反应处理前后污水的ＣＯＤ值。２结果与讨论２１不同条件的Ｆｅｎｔｏｎ试剂法对ＣＯＤ去除率的影响２１１Ｆｅ２＋离子的量对ＣＯＤ去除率的影响在炼油污水中加入ＦｅＳＯ４和Ｈ２Ｏ２，Ｈ２Ｏ２的用量收稿日期：２０１２１２２８作者简介：何宏国（１９８９—），男，甘肃张掖人，延安大学化学与化工学院学生。为通讯作者。为０１８ｍＬ／ｍＬ，４００Ｗ金卤灯下光照２ｈ，考察Ｆｅ２＋的加入量对ＣＯＤ去除率的影响。图１为Ｆｅ２＋的加入量为２ｇ／Ｌ、２５ｇ／Ｌ、３ｇ／Ｌ、３５ｇ／Ｌ、４ｇ／Ｌ时，Ｆｅｎｔｏｎ试剂法对炼油污水的ＣＯＤ去除率的影响。图１Ｆｅ２＋加入量对ＣＯＤ去除率的影响从图１可得，在氧化剂（Ｈ２Ｏ２）、光源及光照时间一定的情况下，污水ＣＯＤ的去除率随着催化剂（Ｆｅ２＋）加入量的增加而升高，当Ｆｅ２＋投加量超过最佳值后，去除率下降，因为Ｆｅ２＋既是生成羟基自由基（·ＯＨ）的引发剂，也是·ＯＨ的清除剂，过量的Ｆｅ２＋起了·ＯＨ捕获的作用，消耗了大量的·ＯＨ。因而，Ｆｅ２＋用量的增加不利于水样的深度处理，而且Ｆｅ２＋浓度的增加也会增大出水的色度。所以，Ｆｅ２＋用量应在２５ｇ／Ｌ～３５ｇ／Ｌ之间。２１２Ｈ２Ｏ２用量对ＣＯＤ去除率的影响图２Ｈ２Ｏ２用量对ＣＯＤ去除率的影响在炼油污水中加入ＦｅＳＯ４和Ｈ２Ｏ２，Ｆｅ２＋的加入量为３ｇ／Ｌ，４００Ｗ金卤灯下光照２ｈ，考察Ｈ２Ｏ２的用量对ＣＯＤ去除率的影响。图２为Ｈ２Ｏ２的用量为０１４ｍＬ／ｍＬ、０１６ｍＬ／ｍＬ、０１８ｍＬ／ｍＬ、０２０ｍＬ／ｍＬ、０２２ｍＬ／ｍＬ时，Ｆｅｎｔｏｎ试剂法对炼油污水的ＣＯＤ去除率的影响。从图２可得，开始阶段，ＣＯＤ去除率随着Ｈ２Ｏ２投加量的增加而增大，当Ｈ２Ｏ２浓